新高考物理一轮复习分层提升练习专题39 验证动量守恒定律（原卷版）.doc

专题39验证动量守恒定律

导练目标

导练内容

目标1

教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理

目标2

新高考的改进创新实验

【知识导学与典例导练】

教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理

【例1】如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。O是小球抛出时球心在地面上的垂直投影点，实验时，先让入射小球SKIPIF10多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其落地点的平均位置P，测量平抛水平射程OP。然后把被碰小球SKIPIF10静置于水平轨道的末端，再将入射小球SKIPIF10从斜轨上S位置由静止释放，与小球SKIPIF10相撞，多次重复实验，找到两小球落地的平均位置M、N。

（1）图2是小球SKIPIF10的多次落点痕迹，由此可确定其落点的平均位置对应的读数为_______cm。

（2）下列器材选取或实验操作符合实验要求的是____________。

A．可选用半径不同的两小球

B．选用两球的质量应满足SKIPIF10

C．小球SKIPIF10每次必须从斜轨同一位置释放

D．需用秒表测定小球在空中飞行的时间

（3）在某次实验中，测量出两小球的质量分别为SKIPIF10、SKIPIF10，三个落点的平均位置与O点的距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内，若满足关系式____________，即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒。（用测量的物理量表示）

（4）验证动量守恒的实验也可以在如图3所示的水平气垫导轨上完成。实验时让两滑块分别从导轨的左右两侧向中间运动，滑块运动过程所受的阻力可忽略，它们穿过光电门后发生碰撞并粘连在一起。实验测得滑块A的总质量为SKIPIF10、滑块B的总质量为SKIPIF10，两滑块遮光片的宽度相同，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。

左侧光电门

右侧光电门

碰前

SKIPIF10

SKIPIF10

碰后

SKIPIF10、SKIPIF10

无

在实验误差允许范围内，若满足关系式____________，即验证了碰撞前后两滑块组成的系统动量守恒。（用测量的物理量表示）

（5）关于实验，也可以根据牛顿运动定律及加速度的定义，从理论上论证碰撞前后两滑块的动量变化量SKIPIF10与SKIPIF10的关系为_____________（提示：SKIPIF10与SKIPIF10均为矢量）。

新高考的改进创新实验

1.打点计时器和光电门同测法

【例2】利用图（a）所示的装置验证动量守恒定律.在图（a）中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器（图中未画出）的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器（未完全画出）可以记录遮光片通过光电门的时间。实验测得滑块A质量SKIPIF10，滑块B的质量SKIPIF10，遮光片的宽度SKIPIF10；打点计时器所用的交流电的频率为SKIPIF10，将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰；碰后光电计时器显示的时间为SKIPIF10，碰撞前后打出的纸带如图（b）所示。

（1）两滑块碰撞前A滑块的速度大小为______m/s，两滑块碰撞后B滑块的速度大小为______m/s；

（2）碰撞前的两滑块的总动量大小为______kg·m/s；碰撞后的两滑块的总动量大小为______kg·m/s；（结果保留三位有效数字）

（3）若实验允许的相对误差绝对值（SKIPIF10×100%）最大为5%，试计算本实验相对误差为______%。

（4）本实验方法是否可以验证动量守恒定律，并说明理由______。

2.“平抛+斜面”法

【例3】如图所示为“探究两物体作用前后动量是否守恒”的实验装置示意图。已知a、b小球的质量分别为SKIPIF10、SKIPIF10，半径分别是SKIPIF10、SKIPIF10